基于有效降雨強度的滑坡災害危險性預警探討

李忠海，趙 越（江西省地質環境監測總站，江西南昌330000）

基于有效降雨強度的滑坡災害危險性預警探討

李忠海，趙 越（江西省地質環境監測總站，江西南昌330000）

本文將有效降雨強度的滑坡災害危險性預警作為主要研究內容，以我國降雨型滑坡預報預警的綜述作為研究基礎，通過查閱大量有關有效降雨強度的滑坡災害危險性預警方面的文獻資料，結合某地區的具體降雨情況和歷史滑坡資料，將研究地區的地層按照高、中、低三個等級劃分成不同的滑坡易發性巖組，進而在此基礎上建立出基于有效降雨強度的滑坡災害危險性預警模型，并通過實踐驗證，證實了預警模型的可行性和實用性。

有效降雨強度；滑坡災害；危險性預警

引言

通過查閱大量的相關資料可以得知，有效降雨強度同滑坡災害發生及其危險性預警之間有著緊密的聯系，并且通過統計有效降雨強度判斷滑坡災害危險性的研究也越來越多。筆者將在此基礎上，結合前人有關地質災害易發分析和評估地質災害風險的相關研究，選取歷史上曾經多次發生滑坡的某地區作為研究對象，著重圍繞基于有效降雨強度的滑坡災害危險性預警進行簡要分析研究，希望能夠為相關研究人員提供必要的幫助和參考。

1 我國降雨型滑坡預報預警綜述

所謂的降雨型滑坡，就是由于降雨因子誘發而產生的滑坡類型，根據相關的資料表明，在降雨的過程中或降雨之后，一個地區的滑坡發育程度會隨著降雨量的增加而不斷增強，換句話說，降雨型滑坡和降雨量呈正比關系。美國最早進行了降雨型滑坡預警，主要是研究降雨強度和滑坡的關系，在對降雨情況進行實時監測的過程中，主要采用了Cannon-Elleon模型和Wieczoic模型，以提高數據的精準度。

我國的香港在1984年也開展了區域性的滑坡實時預報，對降雨型滑坡進行監測，主要就是記錄降雨、涌浪等誘發滑坡的重要數據。在2003年，我國的國土資源部與氣象局正式開展了降雨型滑坡的預警工作，采用的主要方法是對地貌進行分析，對氣象數據進行計算，在進行分析和計算的過程中，我國主要采用了臨界降雨量模型和地質災害致災因素的概率量化模型，以實現對數據的科學計算分析。

為了提高預警的效率和質量，我國采用了統計學的相關方法，對滑坡點的降雨參數進行統計，并以此計算出區域的降雨臨界值。科學家通過這一數據，可以判斷降雨型滑坡和降水量的關系。比如，基于地質-氣象耦合因素，可以建立相關的降雨強度模型，通過圖像的變化，發現降雨量和時間比值，然后根據比值來確定降雨閾值，對滑坡災害進行有效防控和動態監測。

2 滑坡災害危險性預警模型建立分析

2.1 有效降雨強度與滑坡的關系

通過對該地區部分滑坡點的降雨資料進行整合統計之后，如圖1所示，絕大部分滑坡發生時，當日降雨量不會超過20mm，并且在個別情況下還會出現降雨量不足零毫米的現象，另外，有效降雨量大約在10～100mm左右，這也是滑坡滯后的一大典型表現。在此過程中，有效降雨量對滑坡起到了決定性的作用，由于持續的前期降雨大大增加了土體當中的含水量，甚至出現了飽水的情況。這也導致及時當日降水非常稀少，但如果前期有效降雨量已經達到甚至超過了降雨臨界值，同樣也會誘發滑坡。因此，對于在前期出現連續降雨類型的滑坡、當日無大暴雨類型的滑坡，主要是由前期有效降雨量發揮主導作用。

圖1 研究地區部分滑坡發生當日降雨量同前期有效降雨量散點圖

2.2 確定模型參數

在誘發滑坡降雨的過程當中需要經過前期降雨和關鍵降雨兩個階段，在第一階段當中，降雨會大大增加滑坡中土體的含水量，并有效減小抗剪強度，使得孕育滑坡的作用得以充分發揮；而在第二階段也就是關鍵降雨階段當中，降雨會直接導致發生滑坡災害，但并非一次降雨就會導致發生滑坡，并且在每一次的降雨量當中，也僅僅只有一部分降雨量會對滑坡的發生產生觸發作用，因此將累計降雨量設定為臨界降雨量顯然是不合時宜的。為此，需要通過利用公式Rc=R0+αR1+α2R2+…+αnRn計算出有效降雨量，在此公式當中，Rc表示的是有效降雨量，而R0則代表當前的降雨量，用Rn表示日前降雨量，降雨系數則用ɑ表示，n代表著降雨的持續天數。

2.3 基本步驟

①主要對研究地區已有的滑坡點進行全面統計，之后與滑坡災害點當中的地層巖性特征進行充分結合，在此基礎上將滑坡地質災害巖組按照高、中、低三級易發性進行合理分組。②需要分別對各個巖組滑坡有效降雨強度與關鍵降雨強度二者之間的持續時間關系進行統計，之后可以得到如圖2所示的散點關系示意圖，并進一步得知發生滑坡的概率分別為10%有效降雨強度閾值線以及25%和50%的閾值線。③立足于有效降雨強度閾值線，按照高、中、低的危險性等級劃分出因降雨因素而引起的滑坡災害危險等級。④通過使用GIS疊加降雨危險性等級和容易發生滑坡的空間區劃結果，其中預警等級越高則說明越容易發生滑坡，表1所示預警等級的含義與具體防御措施。

表1 預警等級的含義與具體防御措施

2.4 實際效果

本文選取了研究地區2015年8月11日的降雨量，當日降雨量為4.6mm，通過Rc=R0+αR1+α2R2+…+αnRn公式可以計算出有效降雨量為44.76mm，而有效降雨強度則為8.39mm/d，持續天數為5d時，通過將有效降雨強度值同各巖組的實際有效降雨強度閾值進行比對后我們可以得知，在高易發巖組當中，有效降雨強度相對應的滑坡發生概率超過了50%因此屬于高危險區，而中易發巖組當中，有效降雨強度相對應的滑坡發生概率超過了25%但并未超過50%，因此屬于中危險區；低易發巖組當中，有效降雨強度相對應的滑坡發生概率沒有超過25%因此屬于低危險區。這也意味著在8月11日當天，研究地區最容易發生滑坡災害的地區為高易發巖組，而實際上根據定位顯示在當日高易發巖組當中的部分地區確實發生了滑坡現象，因此也進一步驗證了該模型的有效性。

圖2 高易發巖組滑坡有效降雨強度閾值

3 建立滑坡災害危險性預警模型的重要性

（1）建立滑坡災害危險性預警模型可以判定降雨量和滑坡災害發生率的關系。通過建立滑坡災害危險性預警模型，可以發現在連綿陰雨的情況下，會出現暴雨類型的滑坡，在前期集中下雨，后期雨水較少的情況下，會出現滯后性的降雨型滑坡。也就是說，滑坡的類型和降水的頻率有關，若前期的降雨強度達到了臨界的閾值，就會出現降雨型滑坡，如果沒有達到閾值，則滑坡基本不會出現。相關的預警部門可以依據這一模型提前做好防護工作，避免出現災害和事故問題。

（2）建立滑坡災害危險性預警模型可以提高預警方案的精準性。在建立預警模型的過程中，工作人員必然要從降雨因子入手，不同的降雨量會對降雨型滑坡產生不同的影響，滑坡災害危險性預警模型的建立可以讓預警更加具有針對性。同時，滑坡災害危險性預警模型在建立的過程中需要綜合考慮地形、巖石構造、坡體結構、水文地質等七項影響因子，在建立模型之后，預警人員可以掌握當地的全部地理信息，從而使制定出來的預警方案具有全面性、精準性的特點。

（3）建立滑坡災害危險性預警模型可以更好地保護當地居民的人身財產安全。預警人員在建立模型之后，可以在降雨前后發布預測結果，制定相應的預警體系，并通知當地的居民及時做好防護準備，在很大程度上保障了當地居民的安全。

4 結束語

總而言之，有效降雨強度與滑坡災害的危險性之間有著極為緊密的關系，通過統計有效降雨強度能夠幫助人們準確得知滑坡災害的發生時間、地點以及危險性程度，從而使得人們能夠采取相應的防御措施積極應對，以避免因突然發生的滑坡災害而導致人民群眾的生命財產安全受到威脅與侵害。

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P642.22

A

2095-2066（2016）36-0119-02

2016-12-12